线程实现

Question

我想知道如何实现自己的线程库。
我手头有一个基于PowerPC架构的CPU和C标准库。

是否有开源的轻量级实现可供参考？

- socksocket

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你将需要不仅仅是C标准库，因为你需要能够与硬件中断等进行交互。 - Oliver Charlesworth

我使用Xilinx PowerPC 440 API获得了这个功能。 - socksocket

C11标准库中包含了一个线程库。 - Pubby

我知道，但我想要实现自己的库来学习。 - socksocket

你是在操作系统上运行还是在“裸机”上运行（或者在暴露裸机的操作系统上运行）？C标准库的实现程度有多少？ - tc.

Answer 1

在其最简单的形式下，线程将需要：

1. 一些用于堆栈空间的内存
2. 某个位置来存储其上下文（即寄存器内容、程序计数器、堆栈指针等）

除此之外，您还需要实现一个简单的“内核”，负责线程切换。如果您试图实现抢占式线程，则还需要定期中断源。例如，一个计时器。在这种情况下，您可以在计时器中断中执行线程切换代码。

请查看setjmp()/longjmp()例程以及相应的jmp_buf结构。这将使您轻松访问堆栈指针，以便分配自己的堆栈空间，并为提供线程上下文捕获所有寄存器内容提供简单的方法。

通常，longjmp()函数是返回中断指令的包装器，非常适合在计时器中断中具有线程调度功能。但是，您需要检查平台上longjmp()和jmp_buf的实现。

尝试在较小的微处理器上查找线程实现，这些微处理器通常没有操作系统，例如Atmel AVR或Microchip PIC。例如：AVRFreaks上的讨论。

- Andrew Edgecombe

Answer 2

为了一个好的线程库，您需要：

• 原子操作以避免竞争（例如实现互斥锁）
• 一些操作系统支持进行调度和避免忙等待
• 一些操作系统支持实现上下文切换

这三个都超出了C99所提供的范围。原子操作在C11中引入，但目前C11实现似乎还没有准备好，因此这些通常是用汇编语言实现的。对于后两个，您必须依赖于您的操作系统。

- Jens Gustedt

Answer 3

也许你可以看看具有线程支持的C++。我会从选择一些最有用的原语（例如futures）开始，看看它们是如何工作的，并进行简单的实现。

- usr

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C++11之后，C++仅支持本地线程。而且，在裸机环境（即没有操作系统）下编译器可能不支持它。 - Oliver Charlesworth

我不建议他使用它。他正在尝试学习该怎么做。 - usr

哦，我明白了。嗯，我想底层实现会依赖于操作系统的线程 API。 - Oliver Charlesworth

没错，他可以学习未来公共界面的外观。他可以掌握API设计的最佳实践。 - usr